Tính chất của các hạt cơ bản mang điện

Bằng cách cọ xát hai vật thể khác nhau với nhau, cũng như bằng cảm ứng, các vật thể này có thể được cung cấp các tính chất đặc biệt - điện.

Điện tích và hạt mang điện

Học hỏi cơ quan điện khí hóa đã chỉ ra rằng các tính chất điện của chúng được giải thích bởi thực tế là các hạt cấu tạo nên tất cả các chất đều có một tính chất vật lý đặc biệt gọi là điện tích.

Điện tích đặc trưng cho mối quan hệ của các hạt với trường điện từ của chính chúng và tương tác của chúng với trường điện từ bên ngoài. Điện tích là một trong những tính chất phân biệt của nhiều hạt cơ bản. Có hai loại điện tích: tích cực và tiêu cực.

Như bạn đã biết, tất cả các vật thể trong tự nhiên đều được cấu tạo từ các hạt rời rạc. Những hạt này được gọi là cơ bản. Mỗi hạt cơ bản có những đặc điểm riêng khác với đặc điểm của các hạt khác. Những đặc điểm này bao gồm: khối lượng nghỉ, điện tích, spin, momen từ, tuổi thọ, v.v.

Các hạt cơ bản là một phần của các nguyên tử và phân tử của vật chất, nhưng chúng cũng có thể ở trạng thái tự do. Ví dụ, đây là các electron tạo nên "khí điện tử" trong dây kim loại, các điện tử của dòng điện cực âm trong ống chân không vân vân.

Các hạt cơ bản mang điện tích khác dấu thì hút nhau và mang điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. Khi các hạt di chuyển xung quanh chúng, một từ trường được quan sát thấy.

Các hạt mang điện chính trong vật chất, nghĩa là các hạt có tính chất điện, là các electron mang điện tích âm và các proton mang điện tích dương. Chúng là một phần của các nguyên tử của tất cả các chất, là thành phần cấu trúc chính của chúng.

Tổng thể của tất cả các hiện tượng điện được xác định bởi điện tích của các hạt tạo nên nguyên tử và trường của chúng. Về vấn đề này, chúng ta hãy tập trung vào cấu trúc bên trong của các nguyên tử trong chừng mực cần thiết để hiểu các hiện tượng được xem xét trong kỹ thuật điện.

Cấu tạo nguyên tử các nguyên tố hóa học: Cấu trúc của nguyên tử — hạt cơ bản của vật chất, electron, proton, neutron

Tính chất điện của cơ thể

Chất rắn thường có cấu trúc tinh thể: các nguyên tử của chúng được sắp xếp trong không gian theo một trình tự nghiêm ngặt ở một khoảng cách nhất định với nhau, tạo thành cái gọi là mạng không gian hoặc mạng tinh thể. Các vị trí mạng tinh thể chứa các ion dương.

Do khoảng cách tương đối nhỏ, các nguyên tử lân cận tác dụng lên các electron ở lớp vỏ hóa trị của một nguyên tử nhất định, đó là lý do tại sao các electron hóa trị tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi electron của mỗi nguyên tử với các nguyên tử lân cận xung quanh.Điều này dẫn đến thực tế là các mức năng lượng được chia thành nhiều mức gần nhau tạo thành các vùng trạng thái năng lượng điện tử liên tục.

Tính chất điện của các vật thể được xác định bởi cấu trúc của các vùng này và số lượng electron lấp đầy các vùng theo nguyên tắc loại trừ. Trong các kim loại bao gồm, ví dụ như đồng, dải hóa trị được lấp đầy một nửa bằng các electron, trong khi tất cả các dải năng lượng thấp hơn được lấp đầy hoàn toàn.

Sự hiện diện của một vùng được lấp đầy một phần là đặc trưng của tất cả các kim loại, để kích thích electron hóa trị của một nguyên tử bị cô lập lên mức cao hơn, cần có một số phần năng lượng riêng biệt nhất định.

Trong kim loại, vùng dẫn được lấp đầy một phần. Do đó, các electron trong nó dễ dàng chiếm các trạng thái tự do và trên thực tế, bất kỳ lượng năng lượng nhỏ nào cũng đủ để nâng một electron lên mức tự do cao hơn và tạo ra điện.

Vì tính dẫn điện trong kim loại là do tính linh động của các electron nên nó được gọi là độ dẫn điện tử… Độ dẫn điện của chất điện phân được xác định bởi sự có mặt của các ion dương và âm dễ di động trong dung dịch mà một số phân tử chất tan bị phân hủy. Độ dẫn điện này được gọi là độ dẫn ion.

Độ dẫn ion đáng kể là đặc trưng của một số muối ở trạng thái nóng chảy và khí ở trạng thái ion hóa... Chất khí bị ion hóa dưới tác dụng của nhiệt độ cao, điện áp cao, v.v... Chất khí có mật độ electron tự do cao và các phân tử ở trạng thái bị ion hóa được gọi là huyết tương.

Xem thêm: Kim loại và Điện môi - Sự khác biệt là gì?

định luật Cu lông

Định luật Coulomb (1785) là người đầu tiên thiết lập mối quan hệ định lượng giữa các giá trị của điện tích và tương tác của chúng. Định luật này đã và tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong việc thiết lập đơn vị điện tích và các đặc tính lực của trường tĩnh điện. Để biết thêm chi tiết xem tại đây:Định luật Coulomb và ứng dụng trong kỹ thuật điện